Resguardos para Desalar

A comienzos de julio pasado, Codelco anunció que este año empezará a construir una planta desalinizadora para abastecer de agua sus operaciones del Distrito Norte, en Calama, y avanzar en su objetivo de reducir en 60% el consumo unitario de aguas continentales, uno de sus principales compromisos de desarrollo sustentable al año 2030. La obra implicará una inversión estimada en US$1.000 millones y se espera que comience a funcionar en 2025.

Días después, el Servicio de Evaluación Ambiental (SEA) admitió a trámite con carácter de urgente un proyecto de desalación con que la empresa sanitaria Aguas del Valle busca asegurar el abastecimiento de agua potable para la población de Coquimbo y La Serena, e incluso para otras localidades de esta región, en caso de que las fuentes de agua dulce no sean suficientes. La iniciativa pretende estar operativa en el año 2026 y se convertiría en una de las desalinizadoras ubicadas más al sur del país.

Estos hechos demuestran el creciente avance de esta alternativa tecnológica para afrontar la sequía estructural que afecta a gran parte de Chile, ante lo cual conviene repasar los impactos que puede generar su desarrollo y funcionamiento, así como las medidas que se adoptan para mitigarlos.

Impactos y Mitigación

La implementación de proyectos de desalación de agua de mar tiene impactos en el entorno marino y terrestre.

Para afrontarlos adecuadamente, Waldo López, socio de la Asociación Chilena de Desalinización (ACADES) y gerente de desarollo negocios de la empresa Acciona, plantea que lo primero es distinguir los efectos que se generan en la fase de ejecución de los que se pueden provocar en la etapa de operación. "Los primeros son acotados en el tiempo, aun cuando las obras puedan extenderse por varios meses, y las mitigaciones dependerán de las condiciones específicas del sitio, por lo que se evalúan caso a caso. Dicho lo anterior, es importante indicar que un gran porcentaje de los componentes de las obras marinas tales como torres de captación, tubos de los inmisarios y emisarios (ya sean apoyados sobre el fondo marino o enterrados para el caso de micro-tunelación) son, en general, fabricados en tierra, con el objetivo de minimizar los impactos sobre el medio marino. Luego, para el acondicionamiento del fondo marino se toman todos los resguardos para alejar a la fauna marina en los periodos en los que se ejecutan trabajos mayores", detalla.

El agua se capta a muy baja velocidad para no arrastrar organismos marinos, señala Waldo López.

López asegura, luego que, para mitigar los impactos generados en la etapa de operación, "el diseño de las plantas desaladoras incorpora actualmente las mejores prácticas internacionales respecto de la velocidad en la captación del agua de mar. En cuanto a la descarga de salmuera –que no es más que la propia agua de mar con el doble de concentración de sal–, en el diseño de los emisarios se realizan modelaciones que permitan que su dilución sea rápida y que su área de influencia sea la mínima posible, aprovechando la influencia de las corrientes marinas y la propia morfología del fondo marino".

Por su parte, José María Guzmán, Chile country manager de CDM Smith –compañía miembro de la Asociación Latinoamericana de Desalación y Reúso de Agua (ALADYR), que también desarrolla proyectos de este tipo– recuerda que estas plantas se someten al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), por lo cual se deben desarrollar los correspondientes estudios. Añade que, para resguardar el entorno terrestre, se incluye una línea base para identificar posibles especies protegidas y áreas sensibles, mientras que desde el punto de vista de la ingeniería los requisitos son los mismos que para cualquier planta de tratamiento de agua.

Luego señala de manera general las medidas que se suelen considerar para proteger el medio marino:

• Evaluación del área de influencia de la salmuera.

• Diseño de sistemas de captación de agua de mar con velocidades bajas (
• Uso de tecnologías de mayor eficiencia para reducir volumen de la salmuera. "En la actualidad la osmosis inversa ha alcanzado valores de 50% o más de eficiencia", acota Guzmán.

• El método constructivo se adapta al entorno marino (tunelación/ tubería apoyada fondo/pozos).

• La descarga de salmuera se diseña con una velocidad y espaciamiento de los difusores que permitan reducir la concentración.

• Durante la operación, monitoreo del ecosistema en la zona de influencia.

A continuación, se detallan estas y otras medidas que se aplican para minimizar los impactos en las distintas etapas de producción de agua desalada.

Captación de Agua

En términos simples, el proceso productivo en una planta desalinizadora parte con la captación del agua desde el mar, lo que puede generar como impacto relevante el arrastre de organismos marinos. Como se mencionó anteriormente, una de las medidas clave para evitarlo es realizar la captación a baja velocidad. José María Guzmán expone: "Se consideran criterios de diseño de otros países, en especial la EPA de los EE.UU. determinó que la velocidad debe ser inferior a 0.15 m/s. Para hacer esto se diseñan estructuras de grandes dimensiones para que las velocidades sean bajas y cumplan con el criterio de diseño".

Por su parte, Waldo López recuerda que en los ecosistemas acuáticos existe fauna de distinto tamaño, desde organismos muy pequeños o incluso microscópicos, como el fitoplancton y zooplancton, hasta grandes especies como los lobos marinos. Y luego expone las acciones que se adoptan para no dañarlas: "Frente a esta variada fauna, se diseñan y ubican las aducciones de agua de mar de manera tal que no se afecte a los animales marinos. Se colocan rejillas separadas, normalmente a no más de 8 cm entre cada barra. Con ello la probabilidad de que ingresen animales marinos es nula. Por otra parte, la velocidad de aducción no supera los 0,15 m/s, con lo cual las especies se pueden mover con total libertad sin ser afectadas por la corriente de ingreso a los sistemas de aducción. Además, los puntos de captación se ponen a un par de metros por sobre el fondo marino, con lo que no se afecta a las especies bentónicas".

En relación a los microorganismos, el integrante de ACADES agrega: "Las tomas se sitúan a profundidades mayores a los 20 metros medidos desde la superficie, condición en la que llega menos luz y, por tanto, desfavorece la capacidad fotosintética del fitoplancton, por lo que reduce la cantidad de estos microgramos que ingresan al sistema. Finalmente, existen también desarrollos tecnológicos de algunos socios del gremio que impiden el ingreso de fitoplancton y zooplancton a través de cortinas verticales de burbujas".

Consumo de Energía

El siguiente paso del proceso es separar el agua de las sales disueltas, lo cual en la mayoría de los casos se hace a través de la tecnología de osmosis inversa que, en términos simples, consiste en aplicar presión sobre la corriente captada desde el mar y hacerla pasar a través de membranas semipermeables para obtener un flujo de agua con baja concentración salina. Para esto se utiliza una cantidad importante de energía, lo que en caso de provenir de fuentes fósiles trae asociado la emisión de gases de efecto invernadero. ¿Cómo se mitiga este impacto?

Ivo Radic, director de VIGAflow, representante para Chile de ALADYR, responde: "Si bien la energía es el principal insumo de operación de una planta desalinizadora, no es un consumo considerablemente alto. Antiguamente lo era, cuando usando tecnología térmica se necesitaba 10 o más veces la energía que se requiere actualmente para desalinizar un metro cúbico de agua de mar. La osmosis inversa (tecnología de membranas, no térmica) también ha avanzado en la reducción de consumo gracias a la invención y constante evolución de los dispositivos recuperadores de energía, logrando reducir en más de 5 veces su consumo de energía en los últimos 40 años".

Para dimensionar mejor estos avances, Radic pone un ejemplo comparativo: "Un buque de carga o un avión de pasajeros consume más energía que una planta desalinizadora grande y estos medios de transporte no pueden usar energías renovables, como sí lo hace crecientemente la desalinización".

La osmosis inversa usada en las plantas desaladoras ha reducido mucho su consumo de energía en los últimos años.

En la misma línea, Waldo López apunta: "Actualmente todas las plantas instaladas en Chile no llegan al 1% de la demanda de energía del Norte Grande. Además, la desalación ha avanzado significativamente en eficiencia energética, gracias al uso de equipos recuperadores de energía y mejoras en la eficiencia de las membranas semipermeables". No obstante, el especialista advierte que el transporte del agua desalada hasta los centros de consumo sigue enfrentando la barrera física de la altura, más aún cuando la mayor parte de los proyectos de desalación hoy en Chile abastecen a faenas mineras que se ubican a más de dos mil metros sobre el nivel del mar. López comenta que, frente a ello, "en la etapa de diseño se privilegian los equipos más eficientes para disminuir el consumo de energía, así como proveerse de fuentes renovables para reducir la huella de carbono".

Víctor Gutiérrez, jefe del departamento de proyectos de desalación de la empresa sanitaria Aguas Antofagasta, también pone énfasis en que el mayor consumo de energía se da en la impulsión del agua desalada para llevarla a grandes distancias y elevaciones, más que en el proceso de desalinización. "La desalinización efectivamente requiere más energía que la potabilización de agua proveniente de fuentes continentales, pero en comparación con otras actividades de la vida cotidiana su consumo es relativamente bajo. Por ejemplo, la energía que consume diariamente un hogar en Chile en el uso de luz y electrodomésticos (? 22,14 kWh de acuerdo a estudio de CDT e In-Data del año 2018) es más de 9 veces la energía que se requiere para desalar y entregar el agua potable que consume diariamente dicho hogar (2,4 kWh para los 600 litros que consume al día una familia de 4 integrantes)".

De igual modo, recuerda que actualmente cerca del 50% de la generación eléctrica en Chile proviene de energías renovables e hidroeléctricas, y que ese porcentaje seguirá creciendo, lo que contribuirá a reducir el impacto ambiental del consumo eléctrico.

Descargas de Salmuera

Como resultado del proceso de desalación también se genera una corriente de salmuera que se descarga al medio marino. ¿Qué se hace para evitar eventuales problemas?
Waldo López contesta: "Cuando la salmuera se devuelve al mar, tiene las mismas sales que al momento de su captación, pero en mayor concentración. Pero, además, ésta se retorna mediante emisarios submarinos que, en sus extremos, se equipan con difusores que aceleran su dilución a fin de alcanzar la misma salinidad del mar en la menor área de influencia posible, afectando en un área muy reducida el ecosistema marino".

Víctor Gutiérrez aporta más antecedentes en esa misma línea: "Existe bastante desconocimiento respecto a la salmuera, la que definitivamente no es un barro o un fluido similar a una lechada. A simple vista no es posible distinguir entre el agua de mar y la salmuera debido a que esta última, si bien posee una concentración de sales mayor que la primera (3,5% es la salinidad del mar y 7% la de la salmuera), sigue siendo una concentración relativamente baja y muy inferior al punto de saturación, lo que implicaría la precipitación estable de las sales".

Agrega que para minimizar el impacto en la zona de influencia de los proyectos se utilizan difusores que la inyectan a una velocidad que promueve su dilución y mezcla con el medio marino. Luego explica: "El criterio de diseño consiste en identificar el área de influencia en donde se incrementa la salinidad más de un 5% (norma australiana) o 10% (norma europea). Esta zona de influencia debe estar fuera de la zona de protección del litoral. Esto se traduce en que no hay un punto único de descarga, sino una serie de difusores y una pluma salina que se diluye en distancias inferiores a los 50 metros. En el caso particular de la Planta Desaladora Norte de Antofagasta, a distancias de entre 10 a 20 metros desde el punto de descarga el exceso de salinidad respecto a la salinidad del mar es menor a un 5%".

Gutiérrez acota, además, que las zonas de influencia cercanas y lejanas de la operación de emisarios de descarga de salmuera son monitoreadas de manera continua, de acuerdo a los compromisos adquiridos en cada proceso de evaluación ambiental. Y destaca que en los casi 20 años de operación de la Planta Desaladora Norte de Antofagasta, "se ha comprobado que la abundancia y riqueza de la comunidad submareal en dicha zona no se han visto alterados, conviviendo esta actividad de desalación con aquella que desarrollan pescadores y mariscadores de la zona. Filmaciones submarinas dan cuenta de una gran cantidad de individuos en el área de la descarga de salmuera, como especies de macroalgas e invertebrados característicos de este tipo de ambiente: bivalvos, anémonas y moluscos gasterópodos (loco, lapa, almejas, caracol rubio, cholgas, estrellas de mar y locates)".

Las descargas de salmuera no han afectado a las especies submarinas, destacan en Aguas Antofagasta.

Residuos y Monitoreo

Para obtener el agua que luego se destina para procesos industriales o para consumo humano, también se utilizan algunos productos químicos que podrían generar contaminación.
Ivo Radic explica cómo se impide que esto ocurra: "Un buen diseño de pretratamiento permite minimizar el uso de productos químicos. Los floculantes, si fueran necesarios en eventos de turbidez, pueden ser removidos durante los procesos de limpieza de los filtros. El cloro, que se usa como desinfectante, es eliminado antes de entrar a las membranas, y los anti incrustantes que se usan en muy bajas cantidades, son productos biodegradables y de grado alimenticio".

También pone énfasis en que los sistemas de monitoreo de las descargas permiten detectar cualquier elemento que pueda superar lo establecido en el diseño del proyecto y en la normativa. "No hay ningún otro componente contaminante que se use en el proceso de desalación y menos que éstos vayan a parar al mar", asegura el director de VIGAflow.

Waldo López refuerza estos conceptos indicando que, durante una operación normal, no se generan residuos más allá del aumento de la salinidad con respecto al agua de mar. "En la condición de mantenimiento, es decir, en los momentos de lavado –cuando se busca eliminar del sistema los sólidos suspendidos que han quedado retenidos en el pretratamiento (filtración)–, el proceso decanta estos sólidos para así no devolverlos al mar. Por otro lado, el agua siempre es monitoreada en línea para que, cuando sea devuelta al mar, esté en las condiciones de pH neutro. Esto también se monitorea mediante los planes de vigilancia que se definen en la resolución de calificación ambiental (RCA) de cada proyecto".

El ejecutivo de Acciona recuerda también que las operaciones de las plantas desaladoras en Chile deben cumplir la normativa del Decreto Supremo 90, que regula las concentraciones máximas de distintos elementos según la zona de descarga, dentro de la zona de protección de litoral y fuera de ella. Esta última es donde habitualmente se realizan los vertimientos.

Añade que los planes de vigilancia ambiental suelen considerar el monitoreo en línea del caudal y del pH. "A ello se suma la definición de una cantidad de parámetros que se analiza en laboratorios externos que deben entregarse a la autoridad con una periodicidad que va no más allá de los 30 días", apunta.

Víctor Gutiérrez entrega más detalles sobre las principales exigencias que deben cumplir los sistemas de monitoreo para las plantas de desalinización: "En las RCA se exige instrumentación de campo para monitoreo continuo y registro en el sistema de control de los siguientes parámetros: caudal, pH, conductividad, temperatura y cloro libre residual del efluente de descarga de la desaladora; y velocidad de flujo de captación de agua de mar". En relación a esto último, el jefe del departamento de proyectos de desalación de Aguas Antofagasta, comenta: "En evaluaciones ambientales anteriores nos aceptaban que la velocidad se determinara mediante la división entre el caudal de agua de mar que se impulsa a la desaladora (registrado en el sistema de control) y el área efectiva de las ventanas de captación, que es un valor constante. En la RCA más reciente nos pidieron instalar un dispositivo que pudiese medir la velocidad in-situ en las ventanas de la toma submarina".

Agrega que, en los planes de vigilancia ambiental para medio marino, se reporta a la Superintendencia de Medio Ambiente lo siguiente: pluma térmica y salina en el área de influencia de la descarga; la calidad química de la columna de agua, así como la composición, abundancia e índices ecológicos de la comunidad bentónica submareal en el área de influencia de captación y descarga; la evaluación de impacto de la succión y de la descarga sobre comunidades fitoplanctónicas, zooplanctónicas e ictioplanctónicas.

Ivo Radic destaca que un buen diseño de pretratamiento minimiza el uso de productos químicos.

Otras Medidas

¿Qué otras medidas de mitigación ambiental pueden optimizar el desarrollo y operación de los proyectos de desalinización?

Desde CDM Smith, José María Guzmán señala: "Encontrar sinergias con otros proyectos o necesidades pueden evitar construir obras de captación y descarga. Es común buscar instalar plantas desalinizadoras con plantas generadoras eléctricas, o sistemas de enfriamiento que requieren de captación de agua".

Ivo Radic complementa: "Desarrollar proyectos multi propósito o multi clientes, ayudaría a minimizar el número de plantas y de infraestructura de transporte, utilizando de forma más intensiva las instalaciones que si fueran dirigidas sólo a un usuario final". El representante de ALADYR también plantea: "Para completar el ciclo, un diseño ideal de modelo de agua desalinizada debería considerar que el agua para uso residencial e industrial fuese luego tratada, y los efluentes reutilizados para riego agrícola o devueltos al medio ambiente para recuperar caudales ecológicos de distintos cuerpos de agua, superficiales y subterráneos".

Por su parte, Waldo López concluye: "Actualmente los proyectos incorporan muchas medidas de mitigación voluntarias aparte de las obligadas por las autoridades, como los planes de vigilancia ambiental. Además del seguimiento ambiental, es relevante mirar de cerca la envolvente total, incluyendo la aceptación social, política y cultural. Esto debe ser parte de las preocupaciones de los desarrolladores de proyectos. La optimización de un proyecto pasa por despejar, de manera razonable, todas las dudas que puedan surgir desde distintas dimensiones. Si somos capaces de llegar a ese estado, tendremos la tranquilidad de estar haciéndolo bien y que la solución sea sostenible, resiliente y regenerativa".


DATOS:

840
Litros por segundo, con un potencial de expansión a 1.956 l/s, es la capacidad productiva de la planta desaladora que se empezará a construir este año al sur de Tocopilla, para abastecer de agua a las faenas del Distrito Norte de Codelco.

1.200
Litros por segundo sería la capacidad máxima de producción de la desaladora de Aguas del Valle. El proyecto se emplazaría en el sector de El Panul, en la comuna de Coquimbo, y en una primera etapa produciría entre 200 y 600 litros por segundo.

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RECUADRO 1:

Buen Cumplimiento

La Superintendencia del Medio Ambiente (SMA) fiscaliza la operación de los proyectos de desalinización que cuentan con resolución de calificación ambiental (RCA). ¿Cuál es su nivel de cumplimiento?
Felipe Sánchez, jefe de la Oficina de la SMA en la Región de Atacama, afirma que en su jurisdicción "las plantas desalinizadoras han estado dando cumplimiento a las obligaciones ambientales exigidas en las RCA. Hasta la fecha en la región, y en el país, aún no se ha iniciado ningún proceso sancionatorio asociado a una unidad fiscalizable correspondiente a una planta desaladora. No obstante, hay investigaciones en curso, algunas de las cuales podrían derivar en procedimientos de este tipo a futuro".

Sánchez expone luego los principales aspectos que se fiscalizan en estos proyectos, indicando que, en la fase de construcción, se verifican en especial los impactos de las obras en el ecosistema marino, particularmente en la fauna. En la etapa de operación, en tanto, el foco apunta a evidenciar la incidencia de las descargas de salmuera en el medio marino. Al respecto, advierte: "Es necesario estudiar el efecto de la salmuera de manera permanente en el tiempo, ya que desconocemos cómo afectará al medio, debido a que la mayoría de los proyectos de desalinización evaluados ambientalmente en Chile recurren a una norma de referencia extranjera (española) para medir su impacto en el mar. Por lo tanto, al tener sólo como conocimiento las líneas de base que generan los mismos proyectos, debemos fiscalizar el comportamiento del medio marino comparando temporadas (estaciones del año) y haciendo comparaciones interanuales, así como otras fuentes asociadas a las áreas de estudio que eventualmente podrían estar influyendo. Incluso debemos considerar la geografía marina en la que está inserto un proyecto, dado que una planta desaladora (efluente) en una bahía abierta o semicerrada podría tener un impacto diferente".

En línea con lo anterior, afirma: "En algunos casos hemos detectado efectos en el medio marino, específicamente alteraciones en comunidades biológicas de macroinfauna. Sin embargo, se necesita establecer que se trata de un comportamiento de la variable ambiental que permanece en el tiempo y que, además, responde al efecto de la salmuera en el medio".


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RECUADRO 2:

Recuperación de Minerales

A nivel internacional existen proyectos para recuperar minerales valiosos desde la salmuera generada en las plantas desalinizadoras, lo que podría traer interesantes beneficios económicos y ambientales. De hecho, este año se empezaría a construir en Arabia Saudita una planta a escala industrial.

Ivo Radic comenta que "la obtención de minerales como el magnesio a partir del mar no es algo nuevo y como las sales están más concentradas en la salmuera, entonces se puede tener ventajas de costo al tener que retirar menos agua para obtener éste y otros minerales como sodio, boro, litio, bromo, potasio y rubidio". Añade que, si esto se hace de manera eficiente, con la venta de estos minerales se podría financiar el proceso de desalinización.

Luego plantea: "En Chile, se debería explorar seriamente esta posibilidad, dado nuestro expertise en minería y desalación, particularmente en nuestra experiencia en la obtención de sales a partir de salmueras, como es el caso del litio, el potasio o el boro. Lo anterior, sumado a la posibilidad de contar con grandes fuentes de energía renovable, sobre todo en el desierto". En relación a los beneficios ambientales, indica que disminuiría de modo relevante la disposición de salmuera y se podría reducir drásticamente el consumo de aguas continentales necesarias para algunos procesos mineros.

Por su parte, Waldo López recuerda que estas iniciativas están aún en desarrollo y señala que para impulsarlas en Chile se requiere financiamiento para realizar estudios y voluntad de los desarrolladores y operadores de los proyectos para implementarlos. Al mismo tiempo, advierte que para que sean viables se debe apuntar a recuperar elementos con alto valor agregado. "Una de las mayores barreras para el desarrollo de estas iniciativas es que la composición del agua de mar es principalmente cloruro y sodio, es decir, la conocida sal de mesa. En Chile hay abundantes yacimientos de esta sal mineral, con un costo de producción relativamente bajo. Si lo que se busca es recuperar sales de este tipo, es difícil que llegue a ser rentable", sostiene.

Artículo publicado en InduAmbiente n° 177 (julio-agosto 2022), páginas 48 a 53.